[發明專利]一種火電機組高速升負荷調峰系統及方法

在審

• 申請號: 202011112184.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112097240A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 高林;金國強;王林;王明坤;馬樂;常東鋒
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22D1/32
• 分類號: F22D1/32;F22D1/50;F22D5/34;F22D11/06;F01K7/40
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種火電機組高速升負荷調峰系統及方法，采用高精度電網側頻率表測量主變高壓側的電網頻率輸入越下限觸發模塊，當電網頻率低于越下限觸發模塊設置的頻率動作下限時，則輸出高速升負荷需求信號，送入升負荷調峰動作與門，當高速升負荷需求信號與來自火電機組的高速升負荷允許指令同時為ture或1時，輸出最終的高速升負荷動作指令，進入高速升負荷調峰控制作用選擇開關組，根據可復選的動作組的開關配置，切換對應的旁路閥，實現火電機組的高速升負荷調峰；本發明無需電網調度的遠程觸發，響應速度和可靠性較好，用于電網調度在緊急情況下使用，尤其對于我國特高壓大功率長距離輸電落地的中東部受端區域電網具有重要的現實意義。

技術領域

本發明涉及火電站自動控制技術領域，具體涉及一種火電機組極限升負荷調峰系統及方法。

背景技術

我國三北地區具有豐富的風、光資源，近年來風電、光伏裝機容量持續飛速增長，逐漸形成了大量清潔能源外送電源點或能源基地，并采用大容量、遠距離輸電方式向中、東部用電負荷中心供電，這些接收大功率輸電的本地電網被稱為受端電網。

受端電網有一個重要的特點，即本地機組發電功率遠小于本地的用電負荷，雖然由外來發電功率補充，但這帶來一個電網運行的巨大風險，即大功率遠距離送電線路的故障跳閘、輸電端大規模風場低電壓穿越故障切除等，將導致受端電網發電功率大幅低于用電負荷，從而產生巨大的電功率不平衡，這種不平衡會導致受端電網的頻率出現快速降低，如無法瞬時補充足夠的發電功率，將導致電網被迫切除部分用電負荷等極端手段以組織電網頻率的進一步下降。由于切負荷過程屬緊急動作，不僅造成被切除負荷的巨大經濟損失，而且很容易在動態過程中因負荷切除過多過快，引起電網功率振蕩甚至解列等重大事故。

因此，大功率長距離受端電網非常重視電網功率穩定的控制。目前應對聯絡線失功率的問題，火電機組常規快速降升負荷調節包括一次調頻、二次調頻、三次調頻功能。

(1)一次調頻

一次調頻是機組主動根據電網頻率的變化進行負荷調節，當聯絡線失去功率并引起受端電網網頻快速下降時，機組會自動快速升高功率運行，是機組的短時快速調頻功能。其調節能力要求一般是15s達到調節目標的70％，30s達到調節目標的90％，調節幅度對300MW以上大功率火電機組一般是5-8％Pe(額定功率)。這樣按調頻上限6％Pe折算下來，15s內一次調頻速率約16.8％Pe/min，30s平均一次調頻速率為10.8％Pe/min，但如此高速的調頻過程注定了其調節持續時間和幅度都較小，累計幅度上限約6％。此外，一般對機組額定負荷運行時，一次調頻要求升負荷，此時一般要求調頻上限為5％Pe，但實際機組在滿負荷時基本都不具備足夠的升負荷調頻能力，不僅升負荷速率慢，而且升負荷幅度很小，尤其對于空冷機組在夏季用電高峰時，本身受冷端換熱能力的下降達到額定功率發電都已十分困難，更不具備額定負荷時的進一步升負荷能力。

(2)AGC(自動發電控制)

電網二次調頻一般指AGC，是電網調度根據網頻與聯絡線功率交易情況通過控制系統自動下發負荷調節指令至機組側，由機組控制系統響應AGC指令，從而實現負荷調節的目標。由于AGC調節范圍要求較大，一般是45％-100％Pe，且下一個指令周期的調節方向隨機，因此調節速率較低，電網要求一般高于1.5％Pe/min，實際機組大部分在1％Pe/min-1.5％Pe/min之間。與一次調頻不同，機組在額定負荷運行時，AGC不會繼續發升負荷指令，因此，機組額定負荷運行時，AGC沒有進一步升負荷能力。

(3)三次調頻

電網三次調頻一般是指電網調度員根據電網調峰和潮流需要，通過電話告知機組運行人員，執行所需的大幅升降負荷需求，相當于是AGC調節的補充，除啟/停機要求外，因為不涉及性能考核，因此響應速率和幅度不高于AGC指標要求。

現有技術潛在的可用于高速升負荷調峰的技術對比如下表所示。